[发明专利]2TSONOS闪速存储器

说明书

优先权

本申请要求基于2015年4月5日申请的名称为“双晶体管(2T)氧化硅氮氧化硅(SONOS)闪速存储器”(2T SONOS Flash Memory)(申请号：62/143,143)的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明的示例性实施例总体涉及半导体和集成电路领域，更具体地涉及存储器和存储器件。

背景技术

传统的闪速存储器可包括氧化硅氮氧化硅(SONOS)单元，该单元具有防止过擦除和漏极电压干扰的一个双晶体管(2T)结构。然而，在编程期间，所述单元的沟道必须维持一个5伏的穿通电压，并由此所述常规2T SONOS单元的沟道长度不能按比例缩小到一个设定极限以下。例如，所述 2T SONOS单元，可以使用沟道热空穴感测热电子(CHHIHE)注入对其进行编程。在这种类型的编程期间，该单元的漏极到源极电压(VDS)通常被设置为5伏，以产生高沟道电流。通常，使用大的一个大电荷泵电路来产生该高沟道电流。这增加了管芯尺寸和成本，并且特别不适合于较低密度的应用。所述VDS要求也显着地限制了所述单元的沟道长度的可伸缩性，从而限制了整体阵列的尺寸。

2T SONOS单元也可以使用带间隧穿(BTBT)注入对其进行编程。在这种类型的编程中，该单元的VDS也是5伏。再次，该高VDS要求显着限制了单元的沟道长度的可伸缩性。因此，传统闪速存储器的总体尺寸由任何所需的电荷泵电路的尺寸和2T SONOS单元的可伸缩性来确定。结果，总体尺寸不能降低到低于支持单元所需沟道长度所必需的尺寸。

因此，期望这样一种闪速存储器：利用双晶体管存储器单元，并且克服了常规闪速存储器带有的可伸缩性问题。

发明内容

在各种示例性实施例中，公开了一种包括双晶体管存储器单元的一种新型闪速存储器。该存储器单元可以是SONOS单元或浮置栅极单元。此外，公开了几种新颖的编程偏置条件，其在编程期间降低单元的穿通电压，并且由此允许沟道长度显着减小的单元(相比常规电路)。

一方面，一种装置包括：一个控制栅极晶体管，其具有沉积在一个N 阱中的源极和漏极扩散区，形成在与所述源极和漏极扩散区重叠的所述N 阱上的一个电荷捕获区，以及形成在所述电荷捕获区上的一个控制栅极。所述源极和漏极扩散区之间的所述N阱的一个沟道区的长度小于90nm。该装置还包括一个选择栅极晶体管，具有沉积在所述N阱中的一个选择源极扩散区。所述选择栅极晶体管的一个漏极侧共享所述源极扩散区。位于所述选择源极扩散区和所述源极扩散区之间的所述N阱的一个沟道区的长度也小于90nm。

在另一方面，提供了一种用于操作形成闪速存储器阵列的多个存储单元的方法。每个存储单元包括一个选择栅极晶体管和一个控制栅极晶体管，并且每个晶体管包括长度小于90nm的一个沟道区。该方法包括：设置一个N阱偏置电平；设置基于所述N阱偏置电平的一个位线电压，以在所述控制栅极晶体管的一个漏极区中产生电子/空穴对；促使所述选择栅极晶体管能够将一个电压传到所述控制栅极晶体管的一个源极扩散区，促使一个穿通电流能够在所述控制栅极晶体管的所述沟道区中流动。该方法还包括：设置所述控制栅极晶体管的一个栅极电压，以使用热电子辅助穿通(PAHE) 注入将电子注入所述控制栅极晶体管的一个电荷捕获层。

从下面详细描述、附图和权利要求中，本发明的其他特征和益处将变得显而易见。

附图说明

从下文给出的详细描述和本发明的各种实施例的附图，将更充分地理解本发明的示例性实施例，然而本发明的各种实施例不应将本发明限制于具体实施例，而是用于解释和理解。

图1示出了根据本发明的利用一个示例性2T存储器单元结构的一个闪速存储器阵列的一个示例性实施例；

图2示出了根据本发明的一个2T单元结构的一个示例性实施例；

图3示出了根据本发明的一个2T单元结构的一个示例性实施例；

图4示出了根据本发明的一个2T单元结构的一个示例性实施例；

图5示出了根据本发明的一个2T单元结构的一个示例性实施例；

图6示出了对图2所示的所述新型存储器单元结构进行编程的编程偏置条件的一个示例性实施例；

图7示出了对图3所示的所述新型存储器单元结构进行编程的编程偏置条件的一个示例性实施例；

图8示出了根据本发明的编程条件的一个示例性实施例；

图9示出了根据本发明的编程条件的一个示例性实施例；